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26. November 2004

Sofja Kovalevskaja-Preis für Forscher am Physikalischen Institut der Universität Heidelberg

Mit 1,2 Millionen Euro dotiert – Der aus China stammende Forscher Dr. Jian-Wei Pan wurde mit dem Sofja Kovalevskaja-Preis der Alexander von Humboldt-Stiftung ausgezeichnet – Eine große Ehre, auch für das Physikalische Institut der Universität Heidelberg

Erneut darf sich das Physikalische Institut der Ruperto Carola über eine Auszeichnung freuen. Denn dieser Tage wurde Dr. Jian-Wei Pan, der in der Forschungsgruppe von Prof. Jörg Schmiedmayer tätig ist, mit dem Sofja Kovalevskaja-Preis der Alexander von Humboldt-Stiftung ausgezeichnet. Herr Pan, der im Bereich der Elektronen- und Quantenoptik mit der Realisierung kleinster atomarer Schaltkreise beschäftigt ist, zählt somit zu den erfolgreichsten Nachwuchsforschern – und das nicht nur, weil er bereits als einer der ganz wenigen Nicht-Europäer ein Marie-Curie-Stipendium erhielt.

Längst leitet er nämlich auch eine E. Noether-Nachwuchsgruppe der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Heidelberg. Und er ist als Spezialist für Quantenteleportationen bekannt. Dieses Thema griff übrigens im vergangenen Jahr auch die Wissenschaftszeitschrift Nature mit einem Artikel auf, der sich mit der grundlegenden qualitativen Verbesserung der Übertragung von Quanteninformation – der "Reinigung von verschränkten Zuständen", wie der Fachausdruck lautet – befasste. Einer der Autoren: Dr. Jian-Wei Pan.

Mit dieser Technologie wird eines der größten Probleme der Übertragung von Quanteninformationen überwunden, die so genannte Dekohärenz – die Wechselwirkung der übertragenen Information mit der Umwelt, welche einen signifikanten Qualitätsverlust bewirkt. Diese erschwerte bisher die Verwirklichung von Anwendungen der Quanteninformation und Quantenkommunikation erheblich. Zugrunde liegt das Prinzip der Verschränkung, die von Albert Einstein als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnet wurde: Bei der Erzeugung von zwei verschränkten Quantensystemen – im vorliegenden Fall waren es Lichtteilchen, so genannte Photonen – beeinflusst die Messung an einem Quantensystem den Zustand des zweiten.

Die Dekohärenz bewirkt nun, dass die Qualität der Verschränkung zweier perfekt verschränkter Paare mit der Zeit beeinträchtigt wird. Die Quantenpurifikation, also die Reinigung verschränkter Zustände, ermöglicht die Erzeugung eines perfekt verschränkten Paares aus zwei weniger gut verschränkten. Konkret ermöglicht diese Überwindung der Dekohärenz Quantenkommunikation über lange Distanzen, zum Beispiel in der Quantenkryptographie und der Quantenteleportation. Auch in Quantencomputersystemen, die mit verschränkten Zuständen arbeiten, können diese Paare nun "gereinigt" werden. Letzten Endes könnten somit Photonen einmal zur Informationsübermittlung genutzt werden, was einen revolutionären Sprung in der Informationsverarbeitung bedeuten würde. Natürlich befindet sich die Wissenschaft gegenwärtig noch in der reinen Grundlagenforschung. Doch galt dies einst auch jahrzehntelang für die Halbleiterphysik, bevor Mitte des letzten Jahrhunderts Halbleiterelektronik und Transistor ihren Siegeszug beginnen konnten. Wie die elektronische Revolution seitdem die Welt veränderte, ist bekannt. Ein Durchbruch im Bereich der Quantenkommunikation könnte ganz ähnliche Folgen haben.

Mit dem Sofja Kovalevskaja-Preis besteht für Jian-Wei Pan, für den sich indes schon jetzt weitere Auszeichnungen andeuten, die Möglichkeit, eine eigene Forschungsgruppe aufzubauen. Zudem eröffnet sich ihm nun die Chance, sich weiter wissenschaftlich in Deutschland zu etablieren, was wiederum den Forschungsstandort Heidelberg stärkt. Denn ausgezeichnet werden mit dem Sofja Kovalevskaja-Preis der Alexander von Humboldt-Stiftung lediglich in der Forschung bereits erfolgreiche Spitzennachwuchswissenschaftler aus dem Ausland. Weitgehend unbelastet von administrativen Zwängen sollen sich die Preisträger auf ihre hochrangigen und innovativen Forschungen eigener Wahl in Deutschland konzentrieren können – und damit auch die Internationalisierung der Forschung in Deutschland stärken. Der Preis soll die Finanzierung einer eigenen Arbeitsgruppe sichern und daneben zur Deckung des Lebensunterhalts dienen. Als Preisgeld steht in den Jahren 2004 bis 2007 ein Betrag von insgesamt bis zu 1,2 Millionen Euro zur Verfügung.

Benannt wurde die Auszeichnung nach der 1850 in Moskau geborenen Sofja Kovalevskaja, die schon als Kind zur Mathematik fand – wenn auch auf etwas ungewöhnlichem Wege. Denn mit elf Jahren wurden ihre Zimmerwände mit Seiten aus Ostrogradskis Ausführungen zur Differential- und Integralanalyse beklebt – als Tapetenersatz. Aus Gesprächen mit einem Onkel war ihr einiges davon bekannt – und so wurde das Studium der "Tapeten" ihre Einführung in das Gebiet der Infinitesimalrechnung. Ein Jahr später unterrichtete sich Kovalevskaja selbst in Trigonometrie, so dass man schon bald auf ihre Begabung aufmerksam wurde.

1869 reiste die inzwischen verheiratete Kovalevskaja nach Heidelberg, um dort ein Studium der Mathematik und Naturwissenschaften zu beginnen. Zwar wurde sie als Frau abgewiesen – doch konnte sie die Universitätsverwaltung überreden, ihr die Erlaubnis zur inoffiziellen Teilnahme an Vorlesungen zu gewähren. An der Ruperto Carola studierte sie denn drei Semester, bevor sie 1871 nach Berlin wechselte, um bei Karl Weierstraß ihr Studium fortzusetzen. 1874 promovierte sie schließlich in Göttingen und übernahm 1884 eine Anstellung als Privatdozentin in Stockholm, wo sie fünf Jahre später als eine der ersten Frauen in Europa einen Lehrstuhl erhielt. Leider verstarb sie schon am 10. Februar 1891 in Stockholm an den Folgen einer Lungenentzündung.
Heiko P. Wacker

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Dr. Michael Schwarz
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Tel. 06221 542310, Fax 542317
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